Chapitre I. Etat de l’art des commutateurs RF
VII. Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons présenté dans un premier temps les caractéristiques et les topologies des commutateurs RF le plus couramment utilisés dans la littérature. A travers ces différentes topologies, il est possible de réaliser de nombreux dispositifs pour différents do-maines d’application, notamment, les systèmes de commutation simple SPST ou multiple SPNT. Ensuite, nous avons présenté les différentes technologies actuellement utilisées pour réaliser des commutateurs RF.
Parmi ces technologies, nous avons mis en évidence l’intérêt du relais mécanique pour la réalisation de matrices de commutation grâce à leur faible perte d’insertion et leur excellente isolation mais aussi pour leur comportement bistable, qui permet de configurer la charge utile au sol avant le lancement. Cependant leur encombrement dans les charges utiles des satellites est un désavantage important. L’utilisation des réseaux des diodes semi-conductrices est une solution qui permettrait de diminuer très significativement l’encombrement de ces matrices. Mais cette solution souffre de pertes souvent élevées et d’une consommation électrique impor-tante. Il existe d'autres solutions mécaniques comme les MEMS-RF pouvant réaliser des fonc-tions de commutation car ils présentent de faibles pertes et une faible consommation énergé-tique. Cette technologie est prometteuse mais ne permet pas d’avoir un fonctionnement bistable.
Pour lever ces verrous, une autre approche utilisant des matériaux innovants en couches minces pour réaliser des fonctions de commutation RF va être développée dans ce manuscrit. Ces matériaux sont divisés en deux catégories : les matériaux à transition de phase comme le VO2 et les matériaux à changement de phase comme les chalcogénures GeTe et Ge2Sb2Te5.
Le dioxyde de vanadium (VO2) fait partie des matériaux innovants car il présente une transition de phase réversible isolant-métal à 68°C.Cette transition peut être déclenchée sous l’action de divers stimuli (électriques, optiques et même mécaniques) permettant de modifier les propriétés. Le VO2 a montré son intérêt pour la réalisation de dispositifs micro-ondes accor-dables mais la consommation électrique et la nature volatile de son état de conductivité le rend moins adapté aux applications de communications satellitaires.
Les matériaux à changement de phase (PCM en anglais pour Phase Change Materials), tels que les composés chalcogénures GeTe ou GST sont basés sur un changement de phase cristalline réversible entre un état amorphe à forte résistivité et un état cristallin à faible résisti-vité, en appliquant une température différente. Ce changement est accompagné par un
changement abrupt des propriétés électriques, suite à l’application de stimuli externes (ther-miques, électriques ou optiques).
Ces matériaux ont été largement étudiés dans les applications des mémoires optiques réinscriptible et des mémoires résistives PCRAM. Les PCM présentent un changement de ré-sistivité important, de faibles pertes d’insertions et surtout la possibilité de conserver leur état après l’application du pulse de température. Ces avantages ont permis le développement des nouveaux dispositifs bistables. Ainsi, plusieurs laboratoires ont débuté des études sur cette tech-nologie et ils ont réalisés des switch RF bistables avec des performances meilleures que celles des technologies semi-conductrices.
L’objectif principal de cette thèse est de lever les limitations des composants actuels en intégrant des couches minces à base des matériaux innovants pour réaliser des commutateurs RF bistable (circuits DPDT) à base de GeTe afin d’étudier l’intérêt de cette technologie pour les applications aux matrices de commutations.
Ahmad HARIRI | Thèse de doctorat | Université de Limoges |2019 51
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Ahmad HARIRI | Thèse de doctorat | Université de Limoges |2019 59
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